微波電子線路第三章 無源器件介紹ppt課件

1、射頻微波無源器件引見射頻微波無源器件引見任課教師：尹治平任課教師：尹治平 趙燁趙燁電阻電感電容n電阻的高頻寄生效應(yīng)電阻的高頻寄生效應(yīng)電阻電感電容n電感的高頻寄生效應(yīng)電感的高頻寄生效應(yīng)電阻電感電容n電容的高頻寄生效應(yīng)電容的高頻寄生效應(yīng)電阻電感電容n印刷式電感印刷式電感電阻電感電容n印刷式電容印刷式電容電阻電感電容n射頻微波電路中分布式電感電容的作用射頻微波電路中分布式電感電容的作用n作為分布式作為分布式LCLC型濾波器的電感電容運(yùn)用，型濾波器的電感電容運(yùn)用，電阻電感電容n射頻微波電路中分布式電感電容的作用射頻微波電路中分布式電感電容的作用n縫隙電容可用于耦合傳輸射頻信號(hào)和縫隙電容可用于耦合傳輸射

2、頻信號(hào)和隔直隔離直流信號(hào)隔直隔離直流信號(hào)電阻電感電容n射頻微波電路中分布式電感電容的作用射頻微波電路中分布式電感電容的作用n去耦和旁路去耦和旁路濾波器的主要目的1、通帶插入損耗：、通帶插入損耗： 理想的濾波器不應(yīng)對(duì)通帶內(nèi)的信號(hào)引入損耗，然而實(shí)踐的電路理想的濾波器不應(yīng)對(duì)通帶內(nèi)的信號(hào)引入損耗，然而實(shí)踐的電路中總是會(huì)引入一定的功率損耗，稱為插入損耗。其定義為信號(hào)源中總是會(huì)引入一定的功率損耗，稱為插入損耗。其定義為信號(hào)源輸入功率與負(fù)載得到的功率之比：輸入功率與負(fù)載得到的功率之比：inPLPin2ininL10log10log(1)PILP 其中其中 是信號(hào)源的輸入功率，是信號(hào)源的輸入功率， 是負(fù)載得到

3、的功率，是負(fù)載得到的功率， 是從信是從信號(hào)源向?yàn)V波器看去的反射系數(shù)。號(hào)源向?yàn)V波器看去的反射系數(shù)。2、波紋、波紋 波紋是衡量帶內(nèi)呼應(yīng)平坦度的技術(shù)目的，我們可以用波紋系波紋是衡量帶內(nèi)呼應(yīng)平坦度的技術(shù)目的，我們可以用波紋系數(shù)定量的分析波紋的起伏大小，定義為帶內(nèi)用分貝或奈貝表示的數(shù)定量的分析波紋的起伏大小，定義為帶內(nèi)用分貝或奈貝表示的相應(yīng)幅度的最大和最小值之差。相應(yīng)幅度的最大和最小值之差。濾波器的主要目的3、帶寬、帶寬 對(duì)于帶通濾波器不同的衰減量對(duì)應(yīng)于不同的帶寬，對(duì)于帶通濾波器不同的衰減量對(duì)應(yīng)于不同的帶寬，常用的有常用的有3 dB帶寬，其定義為通帶內(nèi)幅度衰減為帶寬，其定義為通帶內(nèi)幅度衰減為3 dB的上

4、下邊帶之差的上下邊帶之差,60 dB帶寬定義為通帶內(nèi)幅度衰減為帶寬定義為通帶內(nèi)幅度衰減為60 dB的上下邊帶之差：的上下邊帶之差： 3dBU3dBL3dBBWff60dBU60dBL60dBBWff4、矩形系數(shù)、矩形系數(shù) 矩形系數(shù)描畫了帶通濾波器通帶與阻帶間過渡帶寬的矩形系數(shù)描畫了帶通濾波器通帶與阻帶間過渡帶寬的峻峭程度，通常定義為峻峭程度，通常定義為60 dB帶寬與帶寬與3 dB帶寬的比值：帶寬的比值：3dB60dBBWSFBW濾波器的主要目的5、質(zhì)量因數(shù)、質(zhì)量因數(shù)質(zhì)量因數(shù)可以分為空載質(zhì)量因數(shù)質(zhì)量因數(shù)可以分為空載質(zhì)量因數(shù) Q和有載質(zhì)量因數(shù)和有載質(zhì)量因數(shù)QL，兩者由能否接有負(fù)載區(qū)分。通?？蛰d質(zhì)

5、量因數(shù)兩者由能否接有負(fù)載區(qū)分。通?？蛰d質(zhì)量因數(shù)Q定義為定義為在諧振頻率下，濾波器上一個(gè)周期內(nèi)平均儲(chǔ)能與功率損在諧振頻率下，濾波器上一個(gè)周期內(nèi)平均儲(chǔ)能與功率損耗的比：耗的比： cstoredlossWQP LE111QQQQE為外部質(zhì)量因數(shù)為外部質(zhì)量因數(shù) 質(zhì)量因數(shù)的另外一個(gè)重要運(yùn)用來自于它與質(zhì)量因數(shù)的另外一個(gè)重要運(yùn)用來自于它與3dB帶寬間的帶寬間的關(guān)系：關(guān)系：c3dBLfBWQ6、帶外抑制、帶外抑制: 規(guī)定濾波器在什么頻率上會(huì)阻斷信號(hào)規(guī)定濾波器在什么頻率上會(huì)阻斷信號(hào), 也可用帶也可用帶外滾降來描畫外滾降來描畫,就是規(guī)定濾波器通帶外每多少頻率就是規(guī)定濾波器通帶外每多少頻率下降多少分貝。濾波器的寄生

6、通帶損耗越大越好下降多少分貝。濾波器的寄生通帶損耗越大越好,也就是諧振電路的二次、也就是諧振電路的二次、 三次等高次諧振峰越低三次等高次諧振峰越低越好。越好。7、接受功率。、接受功率。 在大功率發(fā)射機(jī)末端運(yùn)用的濾波器要按大功率在大功率發(fā)射機(jī)末端運(yùn)用的濾波器要按大功率設(shè)計(jì)設(shè)計(jì),元件體積要大元件體積要大,否那么否那么,會(huì)擊穿打火會(huì)擊穿打火,發(fā)射功率發(fā)射功率急劇下降。急劇下降。濾波器主要目的n集總器件構(gòu)成的集總器件構(gòu)成的LCLC濾波濾波n構(gòu)造簡(jiǎn)單、本錢低、由于集總器件特性在構(gòu)造簡(jiǎn)單、本錢低、由于集總器件特性在高頻發(fā)生改動(dòng)圖例為電感，只適用于高頻發(fā)生改動(dòng)圖例為電感，只適用于低頻低頻2GHz2GHz以下

7、以下射頻微波濾波器種類n微帶濾波器微帶濾波器n構(gòu)造靈敏，方式多樣，易于批量加工，是當(dāng)前自構(gòu)造靈敏，方式多樣，易于批量加工，是當(dāng)前自行設(shè)計(jì)射頻微波濾波器中最常用的一種行設(shè)計(jì)射頻微波濾波器中最常用的一種射頻微波濾波器種類n波導(dǎo)濾波器波導(dǎo)濾波器n抑制度高，插損小，體積大，在基站中常用作雙抑制度高，插損小，體積大，在基站中常用作雙工器工器射頻微波濾波器種類n波導(dǎo)濾波器波導(dǎo)濾波器n抑制度高，插損小，體積大，在基站中常用作雙抑制度高，插損小，體積大，在基站中常用作雙工器工器射頻微波濾波器種類n介質(zhì)和陶瓷濾波器介質(zhì)和陶瓷濾波器n體積小，本錢低體積小，本錢低射頻微波濾波器種類n聲外表波濾波器聲外表波濾波器n體

8、積小，插損大，矩形系數(shù)非常好體積小，插損大，矩形系數(shù)非常好射頻微波濾波器種類功分器和耦合器作用：功率分配或合成作用：功率分配或合成恣意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣有恣意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣有9個(gè)獨(dú)立元件個(gè)獨(dú)立元件 111213212223313233SSSSSSSSSS一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)不能夠同時(shí)滿足無損、互易和一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)不能夠同時(shí)滿足無損、互易和一切端口匹配的條件。假設(shè)這三個(gè)條件允許有一切端口匹配的條件。假設(shè)這三個(gè)條件允許有一個(gè)不滿足，那么在物理上是能夠?qū)崿F(xiàn)的。一個(gè)不滿足，那么在物理上是能夠?qū)崿F(xiàn)的。功分器和耦合器n四端口網(wǎng)絡(luò)定向耦合器和混合接頭四端口網(wǎng)絡(luò)定向耦合器和混合接頭一個(gè)各端口匹配的互易四端網(wǎng)

9、絡(luò)的一個(gè)各端口匹配的互易四端網(wǎng)絡(luò)的S矩陣方式如下矩陣方式如下 1213141223241323341424340000SSSSSSSSSSSSS在四個(gè)端口的三個(gè)端口上選擇適當(dāng)?shù)南辔粎⒖济?，可以?jiǎn)化在四個(gè)端口的三個(gè)端口上選擇適當(dāng)?shù)南辔粎⒖济妫梢院?jiǎn)化上面的矩陣。令上面的矩陣。令，其中，其中和和是實(shí)數(shù)，而是實(shí)數(shù)，而和和是待定相位常數(shù)?？赏瞥鍪Ｓ嗟氖谴ㄏ辔怀?shù)。可推出剩余的相位常數(shù)之間的關(guān)系為相位常數(shù)之間的關(guān)系為 12341324,jjSSSeSe2n功分器和耦合器如忽略如忽略2的整數(shù)倍，通常在實(shí)踐中出現(xiàn)兩種特殊選擇：的整數(shù)倍，通常在實(shí)踐中出現(xiàn)兩種特殊選擇：對(duì)稱耦合器對(duì)稱耦合器/2具有幅度為具有幅

10、度為的相位選成相等，那么散射矩陣方式為的相位選成相等，那么散射矩陣方式為 00000000jjSjj 不對(duì)稱耦合器不對(duì)稱耦合器 = 0, =/2 00000000S任何互易的、無損耗的、四端口匹配的網(wǎng)絡(luò)是一種定向任何互易的、無損耗的、四端口匹配的網(wǎng)絡(luò)是一種定向耦合器。耦合器。兩個(gè)通用的定向耦合器符號(hào)和端口的定義表征定向耦合器性能的三個(gè)量：表征定向耦合器性能的三個(gè)量：耦合度耦合度 方向性方向性 隔離度隔離度 1310lg20lg dBPCP 341410lg20lg dBPDPS114410lg20lg dBPISP 耦合度表示輸入功率被耦合到輸出端的部分。方向耦合度表示輸入功率被耦合到輸出端的

11、部分。方向性表示耦合器隔離正向和反向波的才干，好像隔離性表示耦合器隔離正向和反向波的才干，好像隔離度。三者之間的關(guān)系為度。三者之間的關(guān)系為IDC微帶功分器通常用微帶或帶線做成，當(dāng)輸出端微帶功分器通常用微帶或帶線做成，當(dāng)輸出端口匹配時(shí)，它具有無損特性，只損耗反射功率?？谄ヅ鋾r(shí)，它具有無損特性，只損耗反射功率。微帶功分器可以進(jìn)展恣意比例的功率分配，這微帶功分器可以進(jìn)展恣意比例的功率分配，這里先思索等功分里先思索等功分3dB情況，將它歸結(jié)為兩情況，將它歸結(jié)為兩個(gè)簡(jiǎn)單的電路，在輸出端分別用對(duì)稱和反對(duì)稱個(gè)簡(jiǎn)單的電路，在輸出端分別用對(duì)稱和反對(duì)稱源鼓勵(lì)來進(jìn)展分析。源鼓勵(lì)來進(jìn)展分析。微帶型功分器也可以做勝利率

12、不等分的，微微帶型功分器也可以做勝利率不等分的，微帶圖形如下圖。帶圖形如下圖。用微帶方式實(shí)現(xiàn)的功率不等分功分器用微帶方式實(shí)現(xiàn)的功率不等分功分器n分支線分支線9090耦合器耦合器分支耦合器是分支耦合器是3dB方向耦合器，在直通和耦合端口有方向耦合器，在直通和耦合端口有90相位差。這種類型的耦合器也被稱為分支線混合相位差。這種類型的耦合器也被稱為分支線混合接頭，通常用微帶或帶線方式制造，如下圖。接頭，通常用微帶或帶線方式制造，如下圖。分支線耦合器構(gòu)造分支線耦合器的根本任務(wù)情況如下，當(dāng)一切端口都匹配時(shí)，送入到1端的功率平均地在端2和端3之間分配，這些輸出端口之間具有90相位移，沒有功率耦合到端口4。

13、S矩陣的方式為 01000111002010jjSjj分支線電橋1到到4端口由順時(shí)針和逆時(shí)針兩條傳輸端口由順時(shí)針和逆時(shí)針兩條傳輸?shù)缆?，路程差為道路，路程差?2，各段傳輸線的特，各段傳輸線的特性阻抗，使兩路信號(hào)的幅度相等，那么性阻抗，使兩路信號(hào)的幅度相等，那么可以相互抵消，可以相互抵消，4端口無輸出隔離端口無輸出隔離端。到達(dá)端。到達(dá)3端口的兩路路程相等，為端口的兩路路程相等，為耦合端，設(shè)置各段傳輸線阻抗，可調(diào)理耦合端，設(shè)置各段傳輸線阻抗，可調(diào)理耦合度耦合度圖5.24 三節(jié)微帶分支線耦合器n180180混合環(huán)混合環(huán)混合接頭是一種四端口網(wǎng)絡(luò)，它的兩個(gè)輸出端口之混合接頭是一種四端口網(wǎng)絡(luò)，它的兩個(gè)輸出

14、端口之間具有間具有180相移，也可以運(yùn)轉(zhuǎn)在輸出同相位形狀。加到相移，也可以運(yùn)轉(zhuǎn)在輸出同相位形狀。加到1端端口的信號(hào)，將被均等地在端口口的信號(hào)，將被均等地在端口2和和3剖分為兩個(gè)同相分量，剖分為兩個(gè)同相分量，端口端口4降為隔離端口。如輸入信號(hào)從降為隔離端口。如輸入信號(hào)從4端口送入，它將被等端口送入，它將被等分為兩根具有分為兩根具有180相位差的分量在端口相位差的分量在端口2和和3輸出，端口輸出，端口1為為隔離端口。當(dāng)用作功率合成時(shí)，將輸入信號(hào)加在端口隔離端口。當(dāng)用作功率合成時(shí)，將輸入信號(hào)加在端口2和和3，在端口在端口1構(gòu)成輸入信號(hào)之和，在端口構(gòu)成輸入信號(hào)之和，在端口4構(gòu)成它們之差。因此構(gòu)成它們之差。因此端口端口1和和4對(duì)應(yīng)地稱為和、差端口。對(duì)應(yīng)地稱為和、差端口。180混合接頭符號(hào)理想的3dB、180混合接頭的散射矩陣具有下述方式 01101001100120